Создана «нанокожа» для прямого контакта с живыми тканями

Южнокорейские ученые из Института фундаментальных наук и Университета Сонгюнгван представили прорывную технологию в области биоэлектроники — сверхтонкую трансформируемую мембрану THIN, которая прочно прилипает к органам без швов или клея. Устройство, которое его создатели называют «нанокожей», способно беспрепятственно интегрироваться с живыми тканями для высокоточного мониторинга активности сердца, мышц и мозга.

Основная проблема существующих биоэлектронных устройств — их жесткость и плохая адгезия к мягким, подвижным органам, таким как сердце или мозг. Конформная интеграция электроники с мягкими тканями неправильной формы по-прежнему представляет собой сложную задачу, поскольку тканеподобные платформы с габаритными размерами от нескольких миллиметров до нескольких сотен микрометров приводят к неполному сбору сигнала и хроническому сдавливанию тканей. Несмотря на то, что для решения этих проблем недавно были разработаны ультратонкие наноразмерные устройства, они требуют сложных и деликатных процессов обработки, что ограничивает их практическое применение и снижает их эффективность. 

THIN решает эту задачу, трансформируясь из сухой и жесткой пленки в ультрамягкий, похожий на ткань интерфейс при контакте с биологическими жидкостями.

Главной инновацией THIN (трансформируемая и незаметная гидрогелево-эластомерная ионно-электронная наномембрана) является способность кардинально менять свойства. В сухом состоянии это жесткая пленка толщиной 350 нм (в тысячу раз тоньше волоса), удобная для обработки. При контакте с биологической жидкостью мембрана размягчается и самостоятельно обволакивает сложные поверхности, будь то бьющееся сердце или извилины коры головного мозга, формируя идеальный контакт без воспалительной реакции. При гидратации ее жесткость на изгиб снижается более чем в миллион раз, что позволяет ей облегать поверхности с радиусом кривизны менее 5 микрометров, становясь механически неощутимой для ткани.

В основе технологии — двухслойный материал. Мягкий гидрогелевый слой, вдохновленный клейкими белками мидий, обеспечивает прочное сцепление с тканью. Второй слой, полупроводниковый эластомер, обладает высокой проводимостью, что позволяет устройству не просто прилипать, но и в режиме реального времени усиливать тончайшие физиологические сигналы — электрические импульсы сердца (ЭКГ), мышц (ЭМГ) или мозга (ЭКоГ).

В экспериментах на животных устройства на основе THIN мгновенно прилипали к сердцу, мышцам и коре головного мозга грызунов, записывая физиологические сигналы с высокой точностью. Датчики стабильно работали на динамичных тканях больше четырех недель, не вызывая повреждений.

Технология исключает необходимость в громоздких внешних усилителях и открывает путь к созданию нового поколения медицинских имплантатов для хронического мониторинга, нейропротезирования и интерфейсов «мозг-компьютер». 

- Наша платформа THIN действует как нанокожа — она невидима для тела, механически неощутима и при этом электрически мощна. Это открывает новые возможности для хронических интерфейсов «мозг-компьютер», кардиомониторинга и мягких нейропротезов, — сказал профессор Сон Донхи (Donghee Son Ph.D.), ведущий автор исследования.

Будущая работа будет сосредоточена на создании многоканальных беспроводных массивов THIN для нейропротезирования и реабилитационной робототехники, а также инъекционных или биоразлагаемых версий для малоинвазивного клинического применения.

ИИ: В 2025 году такие разработки приближают нас к эре по-настоящему «невидимой» и биосовместимой электроники, которая может стать основой для прорывов в персонализированной медицине и нейротехнологиях.

Источник: nature nanjtecynology 10.12.2025